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在讨论谐振抑制问题上,首先想到的是机械角度的改进。这里给出了几种常见的思路:
提高传动装置刚度
通过提高传动装置的刚度,可以提高系统的谐振频率,从而使得系统在正常运行的范围内,谐振模态不会被激发。通常的方式包括:
1.使用更短,更粗的传动轴;
2.使用刚度更强的齿轮;
3.在传送带驱动的系统内,使用更短、更宽、或者多条皮带;
4.使用更大的丝杠和更硬的滚珠螺母;
增加额外的阻尼
增加系统的阻尼是另外一种机械设计上的方法。但需要说明的是,因为具有大的粘性阻尼的材料通常不能制作为很好的传动部件,所以在实际情况中实现比较困难。
调整惯量比
减少负载/电机的转动惯量比能够一定程度上改善谐振问题,从这里可以直观地看出来——要么减少负载惯量,要么增加电机惯量。
首先来看减少负载惯量。这个角度可以大致包括:减少负载侧质量和提高齿轮比。较为实用的还是后者,例如在齿轮或者皮带传动系统中,通过提高齿轮比N,从负载侧到电机侧的视在惯量可以减少N2。由于这种平方关系,即使是齿轮比有很小的提升,负载侧的视在惯量也会显著减少。剩下的就是提升电机的惯量。但应该注意的是,提升电机的惯量会增加系统总的惯量(电机和负载),这意味着系统需要更大的扭矩来保持原来的加速度,从而带来电机和驱动器成本的增加。
人们关于负载/电机惯量比通常有一种误解,即认为当两个惯量相等或者匹配时,系统是最佳的。经验表明,响应速度更快的控制系统需要更小的负载/电机惯量比,常见的值一般为三到五。
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